Layer-0-Blockchains erklärt

Als Antwort auf die Herausforderungen der Branche bilden Layer-0-Protokolle die grundlegende Basis, die den Bau von Layer-1-Blockchains ermöglicht. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von Blockchain-Netzwerken und Anwendungen und bieten Lösungen für drängende Probleme wie Skalierbarkeit und Interoperabilität. Letztlich fungieren Layer-0-Protokolle als die zugrundeliegende Infrastruktur des gesamten Systems und ermöglichen das reibungslose Funktionieren der Blockchain-Technologie.

Grundlagen

Wenn man die Komponenten eines Blockchain-Ökosystems analysiert, ist eine Möglichkeit, sie zu kategorisieren, sie mit Internetprotokollen zu vergleichen und so verschiedene Ebenen zu definieren.

Eine umfassende Klassifikation eines Blockchain-Ökosystems umfasst die folgenden Schichten:

Beginnend mit Layer 0, das als Fundament dient und die zugrundeliegende Infrastruktur bereitstellt, um die Entwicklung mehrerer Layer-1-Blockchains zu unterstützen.

Weiter zu Layer 1, wo wir die grundlegenden Blockchains finden, die Entwickler nutzen, um verschiedene Anwendungen wie dezentrale Anwendungen (DApps) zu bauen.

Auf Layer 2 treffen wir auf Skalierungslösungen, die dazu gedacht sind, die Transaktionslast von Layer-1-Blockchains zu verringern, indem bestimmte Aktivitäten ausgelagert werden.

Schließlich finden wir auf Layer 3 die Anwendungsschicht innerhalb des Blockchain-Ökosystems, die verschiedene blockchain-basierte Anwendungen wie Spiele, Wallets und weitere DApps umfasst.

In manchen Fällen ist die Einteilung eines Blockchain-Ökosystems in diese spezifischen Schichten nicht strikt anwendbar. Es können Szenarien auftreten, in denen einzelne Schichten fehlen oder unterschiedliche Schichten je nach Kontext zugewiesen werden.

Um die Probleme von Layer-1-Netzwerken anzugehen, beispielhaft sichtbar an der monolithischen Architektur von Ethereum, treten Layer-0-Protokolle als potenzielle Lösung hervor. Durch die Schaffung einer flexiblen Basisinfrastruktur und die Möglichkeit für Entwickler, eigene, zweckgebundene Blockchains zu starten, zielt Layer 0 darauf ab, die Effektivität bei der Bewältigung von Herausforderungen wie Skalierbarkeit und Interoperabilität zu verbessern. Das Hauptziel besteht darin, einen schlankeren Ansatz zur Milderung dieser Probleme zu bieten.

Probleme, die Layer 0 lösen kann

Interoperabilität

Interoperabilität bezeichnet die Fähigkeit von Blockchain-Netzwerken, miteinander zu kommunizieren und so ein zusammenhängendes Netzwerk blockchain-basierter Produkte und Dienste zu schaffen, was wiederum das Nutzererlebnis verbessert.

Innerhalb eines Blockchain-Ökosystems besitzen Netzwerke, die dasselbe Layer-0-Protokoll teilen, eine inhärente Interoperabilität, wodurch dedizierte Bridges oft überflüssig werden. Mithilfe verschiedener Ausprägungen von Cross-Chain-Transferprotokollen ermöglicht Layer 0 Blockchains innerhalb eines Ökosystems, sich gegenseitig Funktionen und Anwendungsfälle nutzbar zu machen. Diese symbiotische Zusammenarbeit führt zu Vorteilen wie schnelleren Transaktionen und gesteigerter Effizienz im Betrieb.

Skalierbarkeit 

Die Stauungen, die man in monolithischen Blockchains wie Ethereum beobachtet, entstehen dadurch, dass ein einzelnes Layer-1-Protokoll alle notwendigen Funktionen – darunter Transaktionsausführung, Konsens und Datenverfügbarkeit – vereint. Diese Konzentration bildet einen Engpass für die Skalierung. Layer 0 bietet hier eine Lösung, indem es diese zentralen Funktionen auf verschiedene Blockchains verteilt.

Über diesen Architekturansatz können Blockchain-Netzwerke, die auf derselben Layer-0-Basis aufgebaut sind, Aufgaben gezielt zuweisen, um die Leistung zu optimieren und so die Skalierbarkeit zu verbessern. Beispielsweise können Ausführungs-Chains darauf ausgelegt werden, hohe Transaktionsvolumen effizient zu verarbeiten und somit den Durchsatz zu erhöhen.

Flexibilität für Entwickler

Layer-0-Protokolle setzen einen Schwerpunkt auf die Erleichterung der Entwicklerarbeit, indem sie benutzerfreundliche Software Development Kits (SDKs) und eine einfache Schnittstelle bereitstellen. Diese Werkzeuge sollen den Prozess, zweckgebundene Blockchains zu starten, für Entwickler vereinfachen.

Durch die Nutzung von Layer-0-Protokollen erhalten Entwickler eine hohe Flexibilität bei der Anpassung ihrer Blockchains an spezifische Anforderungen. Dazu gehört die Möglichkeit, Token-Ausgabemodelle zu definieren und zu steuern, welche Arten von DApps auf ihren Chains entstehen sollen. Diese Vielseitigkeit befähigt Entwickler, ihre Netzwerke gemäß ihrer Visionen und Ziele zu gestalten.

Layer 0 entschlüsseln: Funktionsweise der Protokolle verstehen

Layer-0-Protokolle verfolgen unterschiedliche Betriebsansätze, die sich durch ihr jeweiliges Design, ihre Funktionen und Schwerpunktsetzungen unterscheiden.

Im Allgemeinen übernehmen Layer-0-Protokolle die wichtige Rolle, als primäre Blockchain die Transaktionsdaten zahlreicher Layer-1-Ketten zu sichern. In diesem Rahmen existieren Cluster von Layer-1-Ketten, die auf Layer‑0‑Protokollen aufgebaut sind. Ergänzend ermöglichen Cross-Chain-Transferprotokolle den nahtlosen Transfer von Token und Daten zwischen verschiedenen Blockchains.

Es ist wichtig zu beachten, dass die konkreten Strukturen und Wechselbeziehungen dieser drei Komponenten je nach Layer‑0‑Protokoll stark variieren können. Im Folgenden werden einige Beispiele näher erläutert.

Polkadot

Polkadot, konzipiert von Ethereum-Mitbegründer Gavin Wood, wurde als Plattform entwickelt, die Entwickler dabei unterstützt, eigene Blockchains zu erstellen. Dieses innovative Protokoll besteht aus einer Hauptkette, der Polkadot Relay Chain, während einzelne auf Polkadot aufgebaute Blockchains als Parachains (Parallelketten) bezeichnet werden.

Die Polkadot Relay Chain fungiert als zentrales Vermittlungsstück, das eine reibungslose Kommunikation zwischen den Parachains ermöglicht. Sie nutzt eine Sharding-Technik, bei der Blockchains oder Datenbanken in kleinere Teile segmentiert werden, um die Effizienz der Transaktionsverarbeitung zu erhöhen.

Zur Sicherstellung von Netzwerksicherheit und Konsens verwendet Polkadot Proof-of-Stake (PoS)-Validierung. Projekte, die auf Polkadot bauen möchten, nehmen an Auktionen teil, in denen sie Slots ersteigern. Ein bedeutender Meilenstein war im Dezember 2021 die erfolgreiche Genehmigung des ersten Parachain-Projekts über einen Auktionsprozess.

Avalanche

Avalanche, 2020 von Ava Labs mit Fokus auf DeFi-Protokolle gestartet, arbeitet mit einer dreiteiligen Blockchain-Infrastruktur, die drei grundlegende Chains umfasst: die Contract Chain (C-Chain), die Exchange Chain (X-Chain) und die Platform Chain (P-Chain).

Diese drei Chains sind gezielt auf unterschiedliche Funktionen im Ökosystem ausgelegt, mit dem Ziel, Sicherheit zu stärken und gleichzeitig niedrige Latenz und hohen Durchsatz zu gewährleisten. Die X-Chain ist der Asset-Erstellung und dem Handel gewidmet, die C-Chain ermöglicht Smart Contracts, und die P-Chain koordiniert Validatoren und Subnets. Zudem erlaubt Avalanches flexible Architektur schnelle und kostengünstige Cross-Chain-Swaps.

Cosmos

Ethan Buchman und Jae Kwon gründeten das Cosmos-Netzwerk im Jahr 2014. Es besteht aus dem Cosmos Hub, einem PoS-Blockchain-Mainnnet, und spezialisierten Blockchains, den sogenannten Zonen. Die Hauptfunktion des Cosmos Hub ist die Übertragung von Assets und Daten zwischen den verbundenen Zonen bei gleichzeitiger Bereitstellung einer gemeinsamen Sicherheitsebene.

Jede Zone im Cosmos-Netzwerk bietet umfangreiche Anpassungsmöglichkeiten, sodass Entwickler eigene Kryptowährungen definieren, individuelle Blockvalidierungsregeln festlegen und weitere gewünschte Features integrieren können. Um die nahtlose Interaktion aller Cosmos-Anwendungen und Dienste innerhalb dieser Zonen zu ermöglichen, nutzt das Netzwerk das Inter-Blockchain Communication (IBC)-Protokoll. Dieses Protokoll gewährleistet den freien Austausch von Assets und Daten über unabhängige Blockchains hinweg und fördert so die Interoperabilität im Cosmos-Ökosystem.

Fazit

Das Potenzial von Layer-0-Blockchains, Branchenprobleme wie Skalierbarkeit und Interoperabilität zu lösen, hängt stark von ihrem Design ab. Der tatsächliche Einfluss und Erfolg der Layer-0-Adoption bleibt jedoch abzuwarten, da zahlreiche konkurrierende Lösungen ähnliche Ziele verfolgen.

In welchem Umfang Layer-0-Blockchains zur Lösung der Herausforderungen beitragen, wird davon abhängen, ob sie Entwickler anziehen können, die auf diesen Protokollen bauen. Ebenso entscheidend ist der Mehrwert, den die auf diesen Blockchains gehosteten Anwendungen den Nutzern bieten – das wird maßgeblich darüber bestimmen, wie bedeutend Layer 0 für die Branche wird.